การเลือกท่ออุ่นอากาศอุตสาหกรรม: วัสดุ ความหนาแน่นของวัตต์ และการออกแบบครีบ

สายการทำให้แห้งที่ทำงานที่ 90 ลบ.ม./นาทีของอากาศอาจสูญเสียประสิทธิภาพการทำความร้อนประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ เมื่อระยะห่างของครีบบนท่ออุ่นอากาศแน่นเกินไป บ่อยกว่านั้น ปัญหาที่แท้จริงไม่ได้อยู่ที่ตัวทำความร้อน แต่เป็นความไม่ตรงกันระหว่างการออกแบบท่อกับสภาพอากาศจริง นั่นคือเหตุผลที่การเลือกท่ออุ่นอากาศล่วงหน้าหมายถึงการรักษาสมดุลของอุณหภูมิวัสดุ ความหนาแน่นของวัตต์ และรูปทรงของครีบก่อนการติดตั้ง ไม่ใช่หลังจากเกิดความล้มเหลว

ท่ออุ่นอากาศล่วงหน้าคืออะไร?

ท่ออุ่นอากาศล่วงหน้าเป็นส่วนประกอบแลกเปลี่ยนความร้อนที่จะเพิ่มอุณหภูมิของอากาศที่ไหลผ่านท่อ เตาอบ หรือห้องอบแห้ง ในระบบหม้อไอน้ำ เครื่องอุ่นล่วงหน้าแบบท่อจะนำความร้อนกลับมาจากก๊าซไอเสีย ในอุปกรณ์ทำความร้อนไฟฟ้า ท่อนี้เป็นเครื่องทำความร้อนแบบต้านทานแบบปิดพร้อมปลอกโลหะ ฉนวนแมกนีเซียมออกไซด์ และในการใช้งานอากาศส่วนใหญ่ จะมีครีบเพื่อขยายพื้นผิวการถ่ายเทความร้อน ลวดต้านทานถูกพันเป็นเกลียวและอัดแน่นไปด้วย MgO ซึ่งถ่ายเทความร้อนในขณะที่เป็นฉนวนไฟฟ้าของปลอก ปลอกหุ้มจะถูกเชื่อมปิดและรีดจนได้เส้นผ่านศูนย์กลางสุดท้าย โดยทั่วไปจะมีตั้งแต่ 6.5 มม. ถึง 12.5 มม. บทความนี้เน้นที่เวอร์ชันทำความร้อนด้วยไฟฟ้า เนื่องจากเป็นเวอร์ชันที่วิศวกรกระบวนการระบุบ่อยที่สุดว่าเป็นส่วนประกอบการออกแบบ

ท่ออุ่นอากาศชนิดทั่วไป

ท่ออุ่นอากาศมาตรฐานมีให้เลือกทั้งแบบตรง รูปตัว U รูปตัว W และรูปตัว O

การกำหนดค่าแบบตรง รูปทรงตัว U และรูปทรง W

ท่อตรงเป็นรูปแบบที่ง่ายที่สุดและเหมาะกับการติดตั้งโดยที่ความยาวที่ให้ความร้อนตรงกับความลึกของท่อ ท่อรูปตัว U กลับคืนสู่สภาพเดิม ซึ่งช่วยให้ท่อสั้นรองรับความยาวการทำความร้อนที่มีประสิทธิภาพในระยะยาว ท่อรูปตัว W เพิ่มความโค้งงออีกด้าน ทำให้มีพื้นผิวที่ใช้งานได้ดียิ่งขึ้นภายในพื้นที่ขนาดกะทัดรัด ในทางปฏิบัติ รูปแบบรูปตัว U เป็นค่าเริ่มต้นที่ดีสำหรับเตาอบแบบบังคับพาความร้อน เนื่องจากจะทำให้ขั้วต่ออยู่ที่ด้านเดียวกัน ทำให้เดินสายได้ง่ายขึ้น ตัวอย่างเช่น ก ท่อทำความร้อนด้วยอากาศแบบครีบรูปตัว U โดยปกติจะระบุเมื่อความสูงของท่อมีจำกัดแต่กำลังที่ต้องการสูง

ผู้ผลิตท่อทำความร้อนครีบรูปตัว U แบบกำหนดเองซัพพลายเออร์ Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. เป็นผู้ผลิตท่อทำความร้อนแบบครีบรูปตัว U ของ OEM / ODM ของจีนและผู้ผลิตท่อความร้อนแบบครีบรูปตัว U ... ดูผลิตภัณฑ์ →

ท่อครีบและท่อเรียบ

ท่อเรียบทำความสะอาดได้ง่ายกว่าและเป็นที่ยอมรับในระบบหมุนเวียนพลังงานต่ำ ท่อแบบครีบเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับเครื่องอุ่นอากาศล่วงหน้า เนื่องจากท่อเหล่านี้จะเพิ่มพื้นที่การถ่ายเทความร้อนเป็นทวีคูณ แฟกเตอร์ครีบซึ่งเป็นอัตราส่วนของพื้นที่ผิวครีบต่อพื้นที่ท่อเปลือย โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 2 ถึง 4 ในการทำความร้อนด้วยอากาศด้วยไฟฟ้า แฟกเตอร์ครีบที่สูงกว่าจะช่วยให้ส่งกำลังไฟฟ้าเท่ากันที่ภาระพื้นผิวที่ต่ำกว่า ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของการเกิดตะกรันออกไซด์และยืดอายุของท่อ อย่างไรก็ตาม ไม่ควรละเลยท่อเรียบ: ในอุปกรณ์ในห้องคลีนรูมหรือในกรณีที่จำเป็นต้องฆ่าเชื้อบ่อยครั้ง การไม่มีครีบจะทำให้การบำรุงรักษาง่ายขึ้นมาก

การเลือกวัสดุ: การตัดสินใจครั้งแรกที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของท่อ

ขั้นตอนการเลือกแรกคือวัสดุเปลือก วัสดุจะกำหนดอุณหภูมิการทำงานต่อเนื่องสูงสุด ค่าเผื่อการกัดกร่อน และอายุการใช้งานจริงของท่อ ตารางด้านล่างเปรียบเทียบวัสดุทั่วไปสำหรับท่ออุ่นอากาศล่วงหน้าด้วยไฟฟ้า

การเลือกที่ขับเคลื่อนด้วยอุณหภูมิ

อุณหภูมิเปลือกสูงสุดต้องอยู่ต่ำกว่าจุดออกซิเดชันของวัสดุ สำหรับการใช้งานอย่างต่อเนื่อง สแตนเลส 304 จะต้องมีอุณหภูมิต่ำกว่า 750°C เพียงพอ เมื่ออุณหภูมิอากาศทางออกเกินระดับดังกล่าว ให้เลื่อนไปที่ 321 หรืออัลลอย 800 อัลลอยด์ 840 จะใช้เมื่อพื้นผิวท่อมีอุณหภูมิสูงถึง 900°C เช่น ในการออกแบบที่มีความหนาแน่นของกำลังสูง หรือเมื่อความเร็วลมต่ำ

ความกังวลเกี่ยวกับการกัดกร่อนและการควบแน่น

ในเครื่องอุ่นอากาศ การกัดกร่อนของจุดน้ำค้างอาจเกิดขึ้นได้เมื่ออุณหภูมิพื้นผิวท่อลดลงต่ำกว่าจุดน้ำค้างของก๊าซโดยรอบ แม้ในท่อที่ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้า สภาวะการสตาร์ทเครื่องขณะเย็นก็สามารถสร้างคอนเดนเสทบนพื้นผิวสแตนเลสได้ คลอไรด์และซัลเฟตในอากาศในโรงงานจะเข้าโจมตีฝัก สำหรับสภาพแวดล้อมที่ทราบความชื้น ปลอกโลหะผสม 800 และขีดจำกัดความหนาแน่นของวัตต์ต่ำจะช่วยเพิ่มความปลอดภัย

ความหนาแน่นของวัตต์และผลกระทบในทางปฏิบัติ

ความหนาแน่นของวัตต์คือกำลังหารด้วยพื้นที่ผิวที่ให้ความร้อน ซึ่งมักจะแสดงเป็น W/cm2 เป็นตัวเลขที่มีประโยชน์ที่สุดในการทำนายอุณหภูมิพื้นผิวท่อ ที่วัตต์เท่ากัน ท่อแบบครีบจะมีความหนาแน่นของวัตต์ต่ำกว่าท่อแบบเรียบ เนื่องจากพื้นที่ครีบมีขนาดใหญ่กว่า ดังนั้นปลอกจึงเย็นกว่า ในการใช้งานแบบบังคับอากาศที่มีความเร็วท่อตั้งแต่ 3 เมตร/วินาทีขึ้นไป ช่วงเริ่มต้นที่ 3 ถึง 5 วัตต์/ซม.2 นั้นปลอดภัยสำหรับเหล็กสเตนเลส หากการไหลเวียนของอากาศไม่สม่ำเสมอหรือท่อมีขนาดเล็กเกินไป ค่าที่มีประสิทธิภาพอาจเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในบางโซน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมวิศวกรจำนวนมากจึงคงค่าไว้ต่ำกว่า 3 วัตต์/ซม.2 จนกว่ารูปแบบการไหลจริงจะได้รับการตรวจสอบ สำหรับเครื่องทำความร้อนขนาด 10 kW ที่มีพื้นที่ครีบ 2000 cm2 ความหนาแน่นของวัตต์คือ 5 W/cm2 หากมีการประเมินเครื่องทำความร้อนเดียวกันบนพื้นที่ท่อเปลือย ตัวเลขอาจดูสูงกว่ามาก ดังนั้นควรตรวจสอบเสมอว่าผู้ผลิตเสนอราคาไปที่พื้นที่ใด

ก่อนสิ้นสุดการออกแบบ ให้เปรียบเทียบกำลังที่คำนวณได้กับการไหลของมวลอากาศและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นโดยใช้ Q = m * cp * dT เมื่อทราบกำลังที่ต้องการแล้ว ให้ปรับความยาวของท่อและรูปทรงครีบเพื่อรักษาความหนาแน่นของวัตต์ให้อยู่ในแถบที่ปลอดภัย คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับความสัมพันธ์นี้มีอยู่ในบทความที่ ความหนาแน่นวัตต์ในองค์ประกอบความร้อนไฟฟ้า .

ท่อครีบ: พื้นผิวมากขึ้น ความร้อนสูงเกินไปน้อยลง

ครีบเปลี่ยนวิธีการทำงานของท่ออุ่นอากาศในท่อ หากไม่มีครีบ ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนภายนอกของอากาศจะต่ำ ดังนั้นอุณหภูมิพื้นผิวท่อจึงสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว และลวดทำความร้อนด้านในจะร้อนเกินความจำเป็น ด้วยครีบ ท่อเดียวกันจะกันความร้อนที่ไหลเวียนของอากาศได้มากขึ้น และประสิทธิภาพโดยรวมก็ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ข้อเสียคือแรงดันตกคร่อม: ระยะห่างของครีบที่ใกล้กว่าจะสร้างพื้นที่ผิวมากขึ้นแต่ยังมีแรงต้านทานมากขึ้นด้วย ดังนั้นพัดลมจึงต้องทำงานหนักขึ้น สำหรับอากาศที่มีฝุ่นหรือเป็นเส้นใย ครีบที่กว้างขึ้นจะปลอดภัยกว่า แม้ว่าประสิทธิภาพการระบายความร้อนจะลดลงเล็กน้อยก็ตาม ความสูง ความหนา และระยะห่างของครีบจะกำหนดปัจจัยครีบ ความสูงของครีบทั่วไปคือ 6 ถึง 15 มม. ความหนา 0.3 ถึง 0.5 มม. และระยะพิทช์ 3 ถึง 6 มม. เมื่อมีความต้องการสูง ก ท่อความร้อนแบบครีบรูปตัว W ให้พื้นผิวมากขึ้นในขนาดเดียวกัน ในท่อกลม a ท่อความร้อนแบบครีบรูปตัว O ออกแบบให้เป็นไปตามหน้าตัดและลดจุดบอดบริเวณผนังท่อ

ผู้ผลิตท่อทำความร้อนครีบรูปตัว O แบบกำหนดเองซัพพลายเออร์ Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. เป็นผู้ผลิตท่อทำความร้อนแบบครีบรูปตัว O ของ OEM / ODM ของจีนและผู้ผลิตท่อความร้อนแบบครีบรูปตัว O ... ดูผลิตภัณฑ์ →

ผู้ผลิตท่อทำความร้อนครีบรูปตัว W แบบกำหนดเองซัพพลายเออร์ Xinghua Yading Electric Heating Element Co., Ltd. เป็นผู้ผลิตท่อทำความร้อนแบบครีบรูปตัว W ของ OEM / ODM ของจีนและผู้ผลิตท่อความร้อนแบบครีบรูปตัว W ... ดูผลิตภัณฑ์ →

การเลือกท่ออุ่นอากาศ: รายการตรวจสอบทีละขั้นตอน

รายการตรวจสอบที่มีโครงสร้างจะป้องกันข้อผิดพลาดทั่วไปในการติดตั้งใหม่: ความหนาแน่นของวัตต์ขนาดใหญ่เกินไป วัสดุที่ไม่ถูกต้อง หรือพื้นที่ครีบไม่เพียงพอ ใช้ลำดับต่อไปนี้เมื่อคุณระบุท่ออุ่นอากาศล่วงหน้า

1. กำหนดการไหลของมวลอากาศ อุณหภูมิขาเข้า และอุณหภูมิทางออกที่ต้องการ คำนวณพลังงานทั้งหมดที่ต้องการ
2. เลือกความหนาแน่นของวัตต์เป้าหมาย สำหรับความเร็วท่อที่สูงกว่า 3 ม./วินาที 3–5 วัตต์/ซม.2 เป็นจุดเริ่มต้นที่สมเหตุสมผล ลดค่าลงหากกระแสลมแปรผัน
3. เลือกวัสดุเปลือกหุ้มจากอุณหภูมิพื้นผิวท่อสูงสุดที่คาดหวังและความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนในสิ่งแวดล้อม
4. ตัดสินใจเลือกระหว่างท่อเรียบและท่อครีบ ท่อแบบครีบเป็นที่ต้องการ เว้นแต่ว่าความสะอาดเป็นสิ่งสำคัญที่สุด
5. ตรวจสอบทิศทางการติดตั้ง รัศมีโค้งงอ ตำแหน่งเทอร์โมคัปเปิล และการเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับผู้ผลิตก่อนการผลิต

หากต้องการคำแนะนำเพิ่มเติมเกี่ยวกับการปรับปรุงระบบโดยรวม โปรดอ่าน วิธีการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของระบบทำความร้อนด้วยอากาศอุตสาหกรรมด้วยท่อทำความร้อนด้วยอากาศที่มีประสิทธิภาพ .

ความล้มเหลวทั่วไปและการป้องกัน

แม้แต่ท่อที่ระบุอย่างดีก็อาจเสียหายได้หากเงื่อนไขการติดตั้งแตกต่างไปจากการออกแบบ ความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดคือความร้อนสูงเกินไป ฉนวนพัง และความเสียหายทางกลต่อครีบ

• การเผาไหม้ด้วยความร้อนสูงเกินไป: สิ่งนี้จะปรากฏเป็นพื้นที่เปลี่ยนสีที่มองเห็นได้บนฝัก มักมาจากความหนาแน่นของวัตต์ที่สูงเกินไปสำหรับอัตราการไหลจริง หรือจากความล้มเหลวของพัดลม ตรวจสอบทิศทางและความเร็วการไหลของอากาศ และเพิ่มสวิตช์การไหล
• ความล้มเหลวของฉนวน: สิ่งนี้จะปรากฏเป็นกระแสรั่วไหลเมื่อแมกนีเซียมออกไซด์ดูดซับความชื้น ซึ่งมักจะเกิดขึ้นหลังจากการปิดเครื่องด้วยความเย็น ปล่อยให้ท่อค่อยๆ เย็นลง และรักษาช่องขั้วแบตเตอรี่ให้แห้ง
• ความเสียหายของครีบ: ครีบที่งอหรือหายไปจะเพิ่มอุณหภูมิในพื้นที่และลดการถ่ายเทความร้อน ปกป้องเครื่องทำความร้อนในระหว่างการเคลื่อนย้ายและบำรุงรักษา และทำความสะอาดคราบฝุ่นโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือมีคม

การป้องกันความร้อนไม่ใช่ทางเลือก เทอร์โมสแตทขีดจำกัดสูงพื้นฐานหรืออินเตอร์ล็อคการไหลเวียนของอากาศสามารถป้องกันความล้มเหลวจากการเบิร์นเอาท์ส่วนใหญ่ได้ สำหรับแนวทางปฏิบัติด้านความปลอดภัยเพิ่มเติม โปรดตรวจสอบ กฎความปลอดภัยที่จำเป็นสำหรับคอยล์ทำความร้อนและการเชื่อมต่อ .

บทสรุป

การเลือกท่ออุ่นอากาศล่วงหน้าเป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรมซึ่งขึ้นอยู่กับตัวเลขสี่ตัว ได้แก่ อุณหภูมิอากาศทางออก พื้นที่ว่าง ความเร็วลม และความหนาแน่นของวัตต์ เมื่อทราบทั้งสี่ด้านแล้ว รูปทรงของวัสดุและครีบก็จะตรงไปตรงมา เมื่อละเลยท่อใดท่อหนึ่ง ท่ออาจเสียหายก่อนอายุการใช้งานที่คาดไว้ ในระบบทำความร้อนทางอุตสาหกรรม การตรวจสอบการออกแบบไม่กี่ชั่วโมงในขั้นตอนข้อกำหนดจะมีราคาถูกกว่าการปิดระบบที่เกิดจากเครื่องทำความร้อนที่มีขนาดไม่พอดีหรือไม่ตรงกันเสมอ